- 反证法与放缩法
- 共409题
(1)求函数f(x)=的值域
(2)用反证法证明:如果a>b>0,那么>
.
正确答案
(1)原函数可化为:f(x)==3+
,∴f(x)≠3
∴函数f(x)=的值域 (-∞,3)∪(3,+∞)
(2)假设≤
,则a≤b
与条件a>b>0矛盾
所以>
.
已知函数f(x)=( a>0,a≠1 )
(1)求f(x)+f(1-x)及f()+f(
)+f(
)+…+f(
)的值;
(2)是否存在自然数a,使>n2对一切n∈N都成立,若存在,求出自然数a的最小值;不存在,说明理由;
(3)利用(2)的结论来比较n (n+1 )•lg3和lg(n!)(n∈N)的大小.
正确答案
(1)f(x)+f(1-x)
=+
=+
=
=1.
f()+f(
)+f(
)+…+f(
)
=[f() +f(
) ]+[f(
)+f(
) ]+[f(
) +f(
) ]+[f(
) +f(
) ]+f(
)
=4+
=.
(2)假设存在自然数a,使>n2对一切n∈N都成立.
由f(n)=,f(1-n)=
得=…=
=an,
当a=1,2时,不等式an>n2显然不成立.
当a≥3时,an≥3n>n2,
当n=1时,显然3>1,
当n≥2时,3n=(1+2)n=1+×2+
×22+…≥1+2n+4×
=2n2+1>n2成立,
则 3n>n2对一切n∈N都成立.
所以存在最小自然数a=3.
(3)由3n>n2⇒3n2>n(n∈N),
所以312>1>0,322>2>0,…,3n2>n>0,
相乘得312(1+2+…+n)>n!,3n(n+1)4>n!,(n+1)nlg3>lgn!成立.
已知函数f(x)=x2+(a-3)x+lnx.
(Ⅰ)若函数f(x)是定义域上的单调函数,求实数a的最小值;
(Ⅱ)方程f(x)=(-a)x2+(a-2)x+2lnx.有两个不同的实数解,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)在函数f(x)的图象上是否存在不同两点A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点的横坐标为x0,有f′(x0)=成立?若存在,请求出x0的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)f/(x)=x+a-3+(x>0).(2分)
若函数f(x)在(0,+∞)上递增,
则f′(x)≥0对x>0恒成立,即a≥-(x+)+3对x>0恒成立,
而当x>0时,-(x+)+3≤-2+3=1.
∴a≥1.
若函数f(x)在(0,+∞)上递减,
则f′(x)≤0对x>0恒成立,即a≤-(x+)+3对x>0恒成立,
这是不可能的.
综上,a≥1.
a的最小值为1.(6分)
(Ⅱ)由f(x)=(
1
2
-a)x2+(a-2)x+2lnx=0,
得:(a-
1
2
)x2+(2-a)x=2lnx,
即:a=,令r(x)=
,r′(x)=
=
得1-x-2lnx=0的根为1,
所以当0<x<1时,r′(x)>0,则r(x)单调递增,
当x>1时,r′(x)<0,则r(x)单调递减,
所以r(x)在x=1处取到最大值r(1)=1,
又x→0时r(x)→0,又x→+∞时,r(x)→0,
所以要使y=与y=a有两个不同的交点,则有 0<a<1 …8分
(III)假设存在,不妨设0<x1<x2.k==
=x0+(a-3)+
.(9分)
f/(x0)=x0+(a-3)+.
若k=f′(x0),则=
,即
=
,即ln
=
.(*)(12分)
令t=,u(t)=lnt-
(0<t<1),
则u′(t)=>0.∴u(t)在0<t<1上是增函数,
∴u(t)<u(1)=0,
∴(*)式不成立,与假设矛盾.∴k≠f′(x0).
因此,满足条件的x0不存在.(16分)
已知函数f(x)是函数y=-1(x∈R)的反函数,函数g(x)的图象与函数y=
的图象关于直线y=x-1成轴对称图形,记F(x)=f(x)+g(x).
(1)求F(x)的解析式及定义域.
(2)试问在函数F(x)的图象上是否存在这样两个不同点A、B,使直线AB恰好与y轴垂直?若存在,求出A、B两点坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)由y=-1(x∈R),得10x=
,
x=lg.
∴f(x)=lg(-1<x<1).
设P(x,y)是g(x)图象上的任意一点,
则P关于直线y=x-1的对称点P′的坐标为(1+y,x-1).
由题设知点P′(1+y,x-1)在函数y=的图象上,
∴x-1=.
∴y=,即g(x)=
(x≠-2).
∴F(x)=f(x)+g(x)=lg+
,其定义域为{x|-1<x<1}.
(2)∵f(x)=lg=lg(-1+
)(-1<x<1)是减函数,
g(x)=(-1<x<1)也是减函数,
∴F(x)在(-1,1)上是减函数.
故不存在这样两个不同点A、B,使直线AB恰好与y轴垂直.
设函数f(x)=+lnx在[1,+∞)上为增函数.
(1)求正实数a的取值范围;
(2)若a=1,求证:+
+
+…+
<lnn<n+
+
+
+…+
(n∈N*且n≥2).
正确答案
(1)由已知:f'(x)=(a>0).
依题意得:≥0对x∈[1,+∞)恒成立.
∴ax-1≥0对x∈[1,+∞)恒成立,∴a-1≥0,即:a≥1.
故正实数a的取值范围为[1,+∞).
(2)∵a=1,∴由(1)知:f(x)=+lnx在[1,+∞)上为增函数,
∴n≥2时:f()=
+ln
=ln
-
>f(1)=0,
即:<ln
…. (9分)
∴+
+
+…+
<ln
+ln
+…+ln
=1nn.
设g(x)=lnx-x,x∈[1,+∞),则g′(x)=-1≤0对x∈[1,+∞)恒成立,
∴g′(x)在[1+∞)为减函数.
∴n≥2时:g()=ln
-
<g(1)=-1<0,
即:ln<
=1+
(n≥2).
∴lnn=ln+ln
+ln
+…+ln
<(1+
)+(1+
)+…+(1+
)=n+
+
+…+
,
综上所证:+
+…+
<lnn<n+
+
+…+
(n∈N*且≥2)成立.
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